感知層

一、車載攝像頭：視覺方案的關鍵

車載攝像頭是智慧駕駛汽車的重要感測器，功能是監控汽車內外環境以輔助駕駛員行駛。按照安裝位置的不同可以分為前視、後視、環視、內視等等。

從產業鏈脈絡來看，從上游的晶圓、保護膜，到中游的 CMOS、DSP，再到下游的模組，基本都具有高技術壁壘，由海外公司主導，在部分領域中國廠商已經開始起步，但是均存在一定的追趕空間。

1、上上游：分為光學鏡片、濾光片、保護膜、晶圓。

其中“光學鏡片+濾光片+保護膜” 是鏡頭組的上游；晶圓是 CMOS 和 DSP 晶片的上游。

光學鏡片製造原材料有光學玻璃和石英玻璃等，市場競爭激烈。

濾光片通常安裝在攝像頭鏡頭之後，接近影像感測器表面，是用來選取所需輻射波段的光學器件，可改善影像質量。

濾光片基片多為白玻璃、有色玻璃、石英、塑膠等。

海外供應商包括旭硝子、大真空、日本電波、Optrontec 等，主要來自日韓，國內供應商包括水晶光電、歐菲光、激埃特等。

以海外廠商為主，國內水晶光電、海泰也有供應能力，但是市場競爭力仍存在一定的上升空間。

2、上游：分為鏡頭組、膠合材料、CMOS、DSP

“鏡頭組、膠合材料、CMOS”為模組封裝商的上游。

“DSP”為系統整合商提供 DSP。

用於車載攝像頭的膠合材料主要為 UV 膠（Ultraviolet Rays），用於模組封裝環節。供應商數量較多，市場競爭較為激烈，基本由歐美與日本廠商組成。

影像感測器主要分為 CCD 影像感測器（Charged Coupled Device Image Sensor，電荷耦合器件影像感測器）和 CMOS 影像感測器（Complementary Metal-OxideSemiconductor Image Sensor，互補金氧半導體影像感測器）兩大類，CMOS 已經成為影像感測器市場的主導產品。

CCD 和 CMOS 影像感測器的主要區別在於二者感光二極體的周邊訊號處理電路和對感光元件模擬訊號的處理方式不同。

CCD 影像感測器中感光元件接受的模擬訊號直接進行依次傳遞，在感光元件末端將所傳遞的模擬訊號統一輸出，並由專門的數模轉換晶片及訊號處理晶片進行放大、數模轉化及後續數字訊號處理，CCD 影像感測器具有高解析度、低噪聲等優點，但生產成本相對較高，主要用於專業相機、攝影機等裝置。

而 CMOS 影像感測器中每個感光元件均能夠直接整合放大電路和數模轉換電路，無需進行依次傳遞和統一輸出，再由影像處理電路對訊號進行進一步處理，CMOS 影像感測器具有成本低、功耗小等特點，且其整體效能隨著產品技術的不斷演進而持續提升。

由於 CMOS 影像感測器具有整合度高、標準化程度高、功耗低、成本低、體積小、影像資訊可隨機讀取等一系列優點，從 90 年代開始被重視並獲得大量研發資源，其市場份額佔比逐年提升。

目前已廣泛應用於智慧手機、功能手機、平板電腦、筆記本電腦、汽車電子、移動支付、醫療影像等應用領域，成為移動網際網路和物聯網應用的核心感測器件。目前，全球主要 CMOS 影像感測器供應商包括三星、索尼、豪威科技、格科微等。

根據統計，2012 年，全球影像感測器市場規模為 99.6 億美元，其中 CMOS 影像感測器和 CCD 影像感測器佔比分別為 55.4%和 44.6%。

隨著 CMOS 圖像感測器設計水平及生產工藝的不斷成熟，其效能及成本上的綜合優勢凸顯，逐漸取代了部分 CCD 影像感測器的市場份額。

至 2019 年，全球影像感測器市場規模增長至198.7 億美元，而 CMOS 影像感測器佔比增長至 83.2%。

預計到 2024 年，全球影像感測器市場規模將達到 267.1 億美元，實現 6.1%的年均複合增長率，而 CMOS 影像感測器的市場份額也將進一步提升至 89.3%。

根據統計，2012 年，全球 CMOS 影像感測器出貨量為 21.9 億顆，市場規模為 55.2 億美元。

至 2019 年，全球 CMOS 影像感測器市場出貨量為 63.6 億顆，市場規模達到 165.4 億美元，分別較 2018 年度增長了 21.4%和 29.0%，相對於 2012 年的年均複合增長率分別達到 16.5%和 17.0%。

得益於智慧手機、汽車電子等下游應用的驅動，預計未來全球 CMOS 影像感測器市場仍將保持較高的增長率，至 2024 年全球出貨量達到 91.1 億顆，市場規模將達到 238.4 億美元，分別實現 7.5%7.6% 的年均複合增長率。

車載攝像頭領域，CMOS 是主流感測器。

CMOS 全球市場份額來看，索尼常年佔據了市場 40%以上的份額，其 CMOS 業務主要集中在手機。

但是車載應用 CMOS 的行業龍頭為安森美，韋爾股份旗下的豪威科技緊隨其後。

根據資料，車載 CIS（CIS：CMOS 影像感測器）市場，安森美佔據龍頭地位，市場佔有率高達 60%，韋爾股份旗下的豪威科技佔有率也在不斷提升。

索尼和三星作為手機 CIS 的龍頭，進入車載市場較晚，正在快速切入。

DSP 晶片作用是將模擬訊號轉化為數字訊號。

DSP 晶片頭部廠商主要是德州儀器(TI)、模擬器件公司(ADI)和摩托羅拉(Motorola)，其中德州儀器的市場佔有率最高，在 DSP 晶片市場中處於領先位置。

3、中游：分為模組供應商、系統整合商

國外廠商在車載攝像頭前裝市場優勢明顯，佔主要市場份額，頭部公司包括索尼、松下、法雷奧、麥格納等等。

國內公司逐漸湧現，包括海康威視、德賽西威、舜宇光學、聯創電子、歐菲光、蘇州智華、輝創電子、同致電子、信利國際、豪恩汽電等，但是仍有一定的追趕空間。

國內的模組封裝廠商主要包括舜宇光學和歐菲光，兩家廠商在手機攝像頭模組封裝領域發展迅速，已經進入車載攝像頭模組封裝領域。

非上市公司如蘇州智華、深圳豪恩、聯合光學等模組封裝廠商也在發展。

整體來看國產廠商與國外頭部廠商存在明顯差距。

4、下游：整車廠等

根據資料，全球平均每輛汽車搭載攝像頭數量將從 2018 年的 1.7 顆增加至 2023 年的 3 顆。

我國 2020 年汽車攝像頭平均搭載數量僅有 1.3 顆，市場空間巨大。根據我們的測算，2025 年國內乘用車車載攝像頭市場空間約為 180 億元。

二、超聲波雷達：逐步實現國產替代，市場格局幾乎定型

超聲波雷達常見的工作頻率有 40KHz、48KHz、58KHz 等，由於頻率越高，水平與垂直方向的探測角度就越小，探測面積就越小，因此 40KHz 為最常見的頻率。

超聲波雷達的探測範圍基本在 0.1 米至 3.0 米之間，且超聲波雷達技術成熟、價效比高，是倒車、停車場景下最優的量產方案選擇。

超聲波雷達的缺點在於測試角度小需要安裝多個、測距短、只適用於低速場景等。

目前階段，單車約配備 12 個超聲波雷達（倒車雷達安裝 4 個超聲波感測器，自動泊車系統在倒車雷達系統的基礎上再增加 4 個 UPA（超聲波駐車輔助，Ultrasonic Parking Assistant）和 4 個 APA（自動泊車輔助，Automatic Parking Assistant）超聲波感測器，合計 12 個）。

超聲波雷達技術較為成熟，國內外差距主要在於感測器的穩定性、可靠性等方面。

目前超聲波雷達已逐步實現國產替代，但中國超聲波雷達廠商的研發能力較海外對手仍有差距，且超聲波雷達市場格局已經定型，中國廠商有望進一步縮小與海外對手的產品力差距，但是發展空間較為有限。

三、毫米波雷達：22GHz 轉向 77GHz，國內外市場快速增長

上游：分為 MMIC 單片微波積體電路、天線高頻 PCB 板、DSP/FPGA。硬體成本佔比約 50%

1、MMIC 單片微波積體電路：

國外：英飛凌 Infineon、TI、ST、ADI、NXP

國內：清能華波、加特蘭微電子、廈門意行半導體、矽傑微電子、南京米勒

MMIC 包括多種功能電路，如低噪聲放大器(LNA)、功率放大器、混頻器、檢波器、調製器、壓控振盪器(VCO)、移相器等。

MMIC 具有電路損耗低、噪聲低、頻頻寬、動態範圍大、功率大、抗電磁輻射能力強等特點。MMIC 電路中核心晶片目前基本來自恩智浦(NXP)、英飛凌、德州儀器(TI)等海外晶片設計公司。

MMIC 成本佔比達到約 25%左右。

2、天線高頻 PCB 板：

國外：Rogers、Isola、Schweizer

國內：滬電股份（上市）、生益科技（上市）

毫米波雷達天線的主流方案是微帶陣列，將多根天線整合在 PCB 基板上實現天線的功能。

由於毫米波頻率較高，對於電路尺寸精度有一定要求，因此選用高頻板材 PCB 作為印刷電路板。目前雷達天線高頻 PCB 板由滬電股份、Rogers(羅傑斯)、Isola、 Schweizer（施瓦茨，目前滬電股份持有公司 19.74%股權）、松下電工、雅龍等少數公司掌握。

國內大多數高頻 PCB 板廠商暫無技術儲備，只能根據圖紙代加工，元器件仍需國外進口。

國內的滬電股份是大陸和博世的 PCB 板材供應商，目前已就 24GHz 和 77GHz 高頻雷達用 PCB 產品與國際頂尖廠商 Schweizer 開展合作。

生益科技於 2016 年實現了產品出貨，年產 150 萬平方米高頻 PCB 板一期專案已於 2019 年 3 月試產，預計 2020 年可實現滿產。

天線高頻 PCB 板成本佔比達到約 10%左右。

毫米波雷達的核心部件為 MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit，單片微波積體電路）晶片和天線 PCB 板。

技術領先的國家對中國採取了技術封鎖的手段，核心晶片幾乎被 TI、英飛凌、NXP、ADI、ST、富士通、安森美、瑞薩等國際半導體公司壟斷。

3、基帶數字訊號處理器（DSP/FPGA）：

國外：英飛凌 Infineon、TI、ST、ADI、瑞薩 Renesas

國內：無

毫米波雷達的數字訊號處理功能透過 DSP 晶片或 FPGA 晶片實現。

高階 DSP 芯片和 FPGA 晶片主要被國外企業壟斷，DSP 晶片供應商有飛思卡爾、英飛凌、亞德諾半導體、意法半導體等公司，FPGA 晶片供應商有賽靈思、阿爾特拉、美高森美、萊迪思等公司。

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數字訊號處理器（DSP/FPGA）成本佔比達到約 10%左右。

中游：主要是毫米波雷達生產企業，軟體成本佔比達到 50%。

中游企業主要進行毫米波雷達演算法研發。

演算法需要大量資料支援，研發投入需求較大，是雷達效能的決定性因素之一。

根據波的傳播理論，頻率越高，解析度越高，穿透力越強。

車用毫米波雷達工作頻段為 21.65-26.65GHz 和 76~81GHz，主流車的工作頻率是在 24GHz、77GH、79GHz 三個頻率段附近。

此前，各國給毫米波雷達分配的頻段主要集中在 24GHz 和 77GHz， 24GHz 主要用於中短程探測（SRR、MRR）；77GHZ 主要用於中遠端的探測（LRR）。

從行業趨勢來看，毫米波雷達的第一個發展方向是從 24GHz 轉向 77GHz，79GHz 毫米波雷達則為更進一步的發展目標。

根據佐思產研雷達月報，國內 77GHz 毫米波雷達出貨量在 2019 年超過 24GHz 毫米波雷達。

目前，國外已經有 79GHz 的毫米波雷達，因國內較少開發該頻段，79GHz 及以上的產品目前只有少量企業已有相關產品，如深圳承泰科技有限公司、浙江杭州智波科技有限公司等。

從 24GHz 轉向 77GHz 的原因：

(1）從技術角度分析，77GHz 毫米波雷達相較 24GHz 毫米波雷達擁有探測距離更遠、解析度更高、體積更小等優勢，能進一步提升產品力。

(2）從政策角度分析，隨著全球行動通訊應用繼續消耗“較低”頻率的頻譜，各國也逐漸引導毫米波雷達退出 24GHz 領域。

國內工信部發文，自 2024 年 1 月 1 日起，停止生產或者進口在國內銷售的 24.25-26.65GHz 頻段車載雷達裝置。

日本也已不再使用 24GHz 車載雷達技術。

根據各地區標準組織 ETSI 和 FCC 分別設定的時間表， 24GHz 毫米波雷達在歐洲和美國也被逐步淘汰，更高頻率的 77GHz 和 79GHz 毫米波雷達將成為主流。

根據觀察者網引用的第三方資料，中國市場中，24GHz 市場主要由法雷奧(Valeo)、海拉(Hella)和博世(Bosch)主導，合計出貨量佔總出貨量的 60% 以上；77GHz 雷達主要由大陸集團(Continental)、博世(Bosch)和德爾福(Delphi)主導。

根據資料，2018 年這三家在中國市場佔據總出貨量份額 80%。

2020 年我國毫米波雷達的市場規模為 180 億元。

2021 年 1-11 月國內上市新車搭載前向/角毫米波雷達上險量為 1,186.91 萬顆，同比增長 44.55%。

國內毫米波雷達產品總體仍處於研製階段，2018 年開始能量產 24GHz 毫米波雷達，目前 24GHz 毫米波雷達的產品體系已經相對成熟，供應鏈已經相對穩定。

24GHz 的核心晶片射頻晶片能從英飛凌、飛思卡爾等晶片供應商獲得。

中國華域汽車、森思泰克、湖南華納、安智傑等企業已實現 24GHz 毫米波雷達產品大規模量化。

但英飛凌、飛思卡爾、意法半導體等晶片商對中國並沒有放開 77GHz 毫米波雷達晶片的供應，因此國內 77GHz 毫米波雷達的發展較慢。

國內佈局毫米波雷達領域的公司包括傳統零部件企業和初創企業兩類。

傳統零部件公司包括德賽西威、華域汽車、保隆科技等。

初創公司包括森思泰克、行易道、安智傑、安智汽車、承泰科技、楚航科技、川速微波等。

部分企業已實現 24GHz 和 77GHz 毫米波雷達感測器量產。

相較於雷射雷達、攝像頭等，毫米波雷達具備全天候全天時的探測能力，即使在雨雪、塵霧等惡劣環境條件下依舊可以正常工作，且毫米波雷達直接測量距離和速度，對目標運動狀態的檢測更為方便。

我們認為國內外毫米波雷達市場仍將保持快速增長：

(1）單車裝載數量提升：

基於其技術優勢，我們認為毫米波雷達的單車搭載量將隨著汽車智慧化的發展而不斷攀升。根據中國產業資訊網資料，2015 年，中國車載毫米波雷達銷量為 180 萬顆，平均每 12 輛車配裝 1 顆。現階段大多數智慧化程度更高的汽車採用 4 個短距毫米波雷達+1 個長距毫米波雷達的裝配模式，如小鵬 P5、蔚來 ES8 和 ET7 均裝配 5 顆毫米波雷達。

(2）單價提升：

從單價來看，24GHz 毫米波雷達在 500 元左右，而 77GHz 的毫米波雷達系統在 1,000 元左右。由於 24GHz 將被逐漸替換為 77GHz、79GHz，因此單車價值進一步提升。

(3）汽車智慧化滲透率提升：

目前 L2 滲透率較低，2020 年國內約為 15%。汽車智慧化為大勢所趨，我們認為 L2 以上的滲透率將逐年穩定、快速提升。智慧汽車滲透率的提升將強勢拉動毫米波雷達需求。

四、雷射雷達：迎來量產元年，國產有望彎道超車

上游：主要由雷射器、探測器、主控晶片、模擬晶片及光學部件 5 個部件組成。芯片（主控晶片 FPGA 及模擬晶片）領域國內外差距比較大，國外廠商佔據主要市場；光學部件、雷射器與探測器等領域，國內相關公司可以做到國產替代，可實現靈活定製，成本優勢比較明顯。

一、雷射器（屬於發射系統，分為固體雷射器、半導體雷射器、氣體雷射器等）：

OSRAM （歐司朗）、AMS（艾邁斯半導體）、lumentum（魯門特姆）、瑞波光電子（力合科創（上市）持股 9.13%）、縱慧芯光（VCSEL 晶片，是雷射雷達的光源，華為投資）、炬光科技（上市）

雷射器實現發射光束的光源作用。

雷射器從發射維度看可以分為兩大類：邊發射(EEL)和垂直腔面發射(VCSEL)。

EEL 作為探測光源具有高發光功率密度的優勢，但 EEL 雷射器因為其發光面位於半導體晶圓的側面，使用過程中需要進行切割、翻轉、鍍膜、再切割的工藝步驟，往往只能透過單顆一一貼裝的方式和電路板整合，而且每顆雷射器需要使用分立的光學器件進行光束髮散角的壓縮和獨立手工裝調，極大地依賴產線工人的手工裝調技術，生產成本高且一致性難以保障。

垂直腔面發射雷射器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)其發光面與半導體晶圓平行，具有面上發光的特性，其所形成的雷射器陣列易於與平面化的電路晶片鍵合，在精度層面由半導體加工裝置保障，無需再進行每個雷射器的單獨裝調，且易於和麵上工藝的矽材料微型透鏡進行整合，提升光束質量。

傳統的 VCSEL 雷射器存在發光密度功率低的缺陷，導致只在對測距要求近的應用領域有相應的雷射雷達產品（通常小於 50m）。

近年來國內外多家 VCSEL 雷射器公司紛紛開發了多層結 VCSEL 雷射器，將其發光功率密度提升了 5~10 倍，這為應用 VCSEL 開發長距雷射雷達提供了可能。結合其平面化所帶來的生產成本和產品可靠性方面的收益，VCSEL 未來將有望逐漸取代 EEL。

目前市場主要參與者仍以海外廠商為主，包括 OSRAM（歐司朗）、AMS（艾邁斯半導體）、Lumentum（魯門特姆）等；國產廠商包括深圳瑞波光電子有限公司、常州縱慧芯光半導體科技有限公司等。

2 探測器：

sony、First Sensor、Hamamatsu 濱松光子、ON Semiconductor 安森美、量芯整合、靈明光子（小米投資）、南京芯視界（SPAD，華為投資）。

從競爭格局來看，目前探測器領域仍以國外廠商為主。

探測器屬於接收系統，分為 SiPM 探測器（矽光電倍增管）、APD 探測器（雪崩光電二極體）、SPAD 探測器（單光子雪崩二極體）等。

單光子器件(SPAD)具有極強的感光能力，在生物醫學的熒光探測領域和核磁影像領域已經取得了廣泛的應用，然而由於矽材料對雷射雷達所採用的近紅外光波段的吸收係數較弱，導致在雷射雷達接收端的測量靈敏度不及當前在雷射雷達中廣泛使用的線性雪崩二極體探測器 APD。

近年來，因為雷射雷達行業的興起，國內外多家探測器公司在不斷最佳化單光子器件在近紅外波段的量子效率，在實際探測靈敏度方面已經逐漸超越了 APD。

未來幾年內，隨著設計和工藝的進一步最佳化，單光子探測器對 APD 效能的優勢將越發明顯。

3FPGA（資訊處理）：Intel、Xilinx（兩個海外巨頭）、紫光國微（上市）、智多晶（小米投資）

四、模擬晶片：TI、ADI 亞德諾半導體、矽力傑、聖邦股份（上市）

五、光學部件：

1、旋轉電機&掃瞄鏡（屬於掃描系統，也叫掃描器）

中游：中游大部分的雷射雷達廠商主要做硬體整合的工作，並新增自研的演算法，進行封裝後賣給下游廠商。

機械式：Velodyne、Valeo、Waymo、Ouster、禾賽科技、速騰聚創、鐳神智慧

半固態-轉鏡式：Velodyne、法雷奧、Luminar、IBEO、Innovusion、禾賽科技、鐳神

智慧、銳馳智光、Livox

半固態-MEMS：Luminar、Innoviz、禾賽科技、速騰聚創、一徑科技

固態-OPA（光學相控陣）：Quanergy、力策科技

固態-FLASH：Ouster、IBEO、LuminWave、Analog Photonics FMWC：Blackmore、Aeva、Scantinel、Photonics、Strobe、光勺科技

雷射雷達按照測距方法可以分為飛行時間（Time of Flight，ToF）測距法、基於相幹探測的 FMCW 測距法、以及三角測距法等。

其中 ToF 與 FMCW 能夠實現室外陽光下較遠的測程（100~250 m），是車載雷射雷達的優選方案。

ToF 是目前市場車載中長距雷射雷達的主流方案。

大部分 ToF 雷射雷達產品採用分立器件，即發射端使用邊發射雷射器(Edge Emitting Laser，EEL)配合多通道驅動器、接收端使用線性雪崩二極體探測器(Avalanche Photodiode，APD)配合多通道跨阻放大器(Trans-Impedance Amplifier，TIA)的方案。

ToF 雷射雷達系統主要包括髮射模組、接收模組、控制及訊號處理模組和掃描模組（如有）。

未來隨著 FMCW 雷射雷達整機和上游產業鏈的成熟，ToF 和 FMCW 雷射雷達將在市場上並存。

機械式雷射雷達：其發射系統和接收系統存在轉動，透過不斷旋轉發射頭，將速度更快、發射更準的雷射從“線”變成“面”，並在豎直方向上排布多束雷射，形成多個面，達到動態掃描並動態接收資訊的效果。

傳統機械式雷射雷達要實現更高線束，需要增加發射模組與接收模組的數量。

但是由於種種缺點，機械式較難應用在規模量產車型當中。

優點：發展時間久，技術較為成熟

缺點：成本較高（64 線 Velodyne 機械式雷射雷達價格在 7 萬美元以上）、旋轉部件體積、重量龐大，導致機械零部件壽命不長（約 1,000-3,000 小時）+機械旋轉部件在行車環境下的可靠性不高+裝配困難等。

混合固態（半固態）雷射雷達在產品外形上不存在機械旋轉的部件，但內部實際存在小巧的機械旋轉掃描系統。半固態分為轉鏡方案和 MEMS 方案。

轉鏡式雷射雷達：

透過反射鏡面圍繞圓心不斷旋轉，將雷射反射到不同的角度完成對前方一定角度內的掃描，雷射發生器本身固定不動。

在轉鏡方案中，存在一面掃描鏡（一維轉鏡）和一縱一橫兩面掃描鏡（二維轉鏡）兩種技術路線。

一維轉鏡線束與雷射發生器數量一致，而二維轉鏡可以實現等效更多的線束，在整合難度和成本控制上存在優勢。

相較於同為混合固態雷射雷達的 MEMS 微振鏡雷射雷達，它在功耗、散熱等方面有著更大優勢。

不過轉鏡方案與 MEMS 微振鏡一樣存在信噪比低，和有效距離短，FOV 視場角受限等問題。

轉鏡式方案中有法雷奧 Scala 的成功案例，是已經透過車規認證並實現了前裝量產的技術方案。

MEMS 雷射雷達：MEMS 掃描鏡內部集成了“可動”的微型鏡面，MEMS 掃描鏡兼具“固態”和“運動”兩種屬性，故稱為“混合固態”。

MEMS 雷射雷達可以直接在矽基晶片上整合體積十分精巧的 MEMS 微振鏡來代替傳統的機械式旋轉裝置，在驅動電路的帶動下，MEMS 振鏡產生高頻旋擺，而雷射源是固定不動的，打在振鏡上的電磁波就會在振鏡的轉動下，快速掃描鏡頭前方的環境。

這一變化帶來的最大優點在於本身不用再大幅度地進行旋轉，可以有效降低整個系統在行車環境出現問題的機率。

另外，主要部件運用晶片工藝生產之後，量產能力也得以大幅度提高，有利於降低雷射雷達的成本，可以從上千乃至上萬美元降低到數百美元。

優點：準確度高，MEMS 微振鏡振動小，可以精確控制偏轉角度，而機械雷射雷達只能調整馬達轉速；成本低，對雷射器和探測器的數量需求明顯減少；體積減小，不需要笨重的馬達

缺點：仍然存在微振鏡的振動，此結構特性會影響整個部件的壽命；雷射掃描受微振鏡面積限制，與其他技術路線在掃描範圍上有一定差距。

只用一組發射雷射和接收裝置，訊號光功率遠低於機械雷射雷達；接收端的收光孔徑非常小，遠低於機械雷射雷達，而光接收峰值功率與接收器孔徑面積成正比，因此意味著信噪比的降低，也意味著有效距離的縮短。

固態雷射雷達：是完全沒有移動部件的雷射雷達。

且由於裝配除錯可以實現自動化，若能實現量產則可以大幅降低成本。

固態雷射雷達的技術路線尚未定型，目前分為 OPA 固態雷射雷達和 Flash 固態雷射雷達。

優點：不存在旋轉的機械結構，所有的雷射探測水平和垂直視角都是透過電子方式實現的，因此提高了耐用性。

資料採集速度快，解析度高，對於溫度和振動的適應性強；透過波束控制，探測點可以任意分佈，這是機械式雷射雷達無法實現的。

OPA（optical phased array 光學相控陣技術）雷射雷達：

運用相干原理，採用多個光源組成陣列，透過控制各光源發光時間差，透過調節發射陣列中每個發射單元的相位差，來控制輸出的雷射束的方向，合成具有特定方向的主光束。

OPA 仍處於研發階段。

優點：相比於 MEMS，沒有任何機械部件，結構相對簡單，精度高，體積小，掃描速度快

缺點：易形成旁瓣，影響光束作用距離和角解析度，使雷射能量被分散。

光學相控陣要求陣列單元尺寸必須不大於半個波長，陣列單元尺寸小於 500nm，對加工精度要求高，掃描角度有限，探測距離很難做到很遠，接收端方案薄弱，信噪比較差。

Flash 固態雷射雷達：

屬於非掃描式雷達，發射面陣光，是以 2 維或 3 維影像為重點輸出內容的雷射雷達。

Flash 原理是快閃，不像 MEMS 或 OPA 的方案進行掃描，而是短時間直接發射出一大片覆蓋探測區域的雷射，再以接收器對環境周圍影像進行繪製。

Flash 是目前較為主流的技術方案，目前高效能 Flash 雷射雷達主要是 IBEO 和 OUSTER。

優點：發射端方案較成熟，成本較低；沒有延遲，掃描速度快；體積小，穩定性高。

缺點：採用單脈衝測量，單脈衝需要較高的能量，峰值功率能達到上百千瓦至兆瓦級別，需要搭載固體雷射器，而固體雷射器成本很高，且閃光能量可能傷害人眼安全，受嚴格限制。

因為目前 VCSEL 的效率和指向性，讓 Flash 雷射雷達有效距離和解析度都不及前兩類。

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FMCW 雷射雷達：主要透過傳送和接收連續雷射束，把回光和本地光做干涉，並利用混頻探測技術來測量傳送和接收的頻率差異，再透過頻率差換算出目標物的距離。FMCW 按光波的相干方式，可分為線性調頻和編碼調相兩種。

相較於 TOF 雷射雷達，FMCW 存在四個顯著的優勢。

第一，抗干擾能力很強，不會受到環境光的干擾。

首先是因為 FMCW 基於相干原理，它只能接收到自己發出去的光，其次是它內建的光源的強度要比反射進來的陽光強度高至少三個數量級，陽光對它的影響基本可以忽略不計，再者，其濾波片的頻寬在 0.01 奈米以內，而 TOF 雷射雷達的濾波片頻寬有 20-30 奈米。

第二，信噪比很高。

在 FMCW 雷射雷達中，除了雷射器所發出的訊號光外，還有經過光束分束器的本振光，訊號光的回波和本振光一同耦合到光探測。

除了接收到光訊號光功率，外本地震盪光功率也一同與背景噪聲相競爭，結果就壓抑了噪聲。

遠距離雷射雷達往往會犧牲 FOV 來追求更長的探測距離，這其實對信噪比要求比較高，因此，在技術成熟後，FMCW 會是遠距離感知更好的選擇。

第三，FMCW 可獲取每個畫素點的速度維資料，這不僅延長了有效探測距離，還減少了後端處理對算力的要求。

第四，可實現更高程度的“晶片化”。

不僅訊號處理、雷射器、探測器等可以進行晶片化，掃描部件可以基於矽光技術晶片化，光學鏡頭也有可能被晶片化，在最理想的情況下，掃描模塊還可跟收發模組（雷射器+探測器）整合到同一個晶片上。

雷射雷達發展的大趨勢是機械式向半固態再向固態發展，目前的技術階段正從機械式向半固態轉變。

目前半固態中 MEMS 和轉鏡的路線正在競爭，MEMS 是當前市場上主流方案。

長遠來看，固態應是未來的發展方向。

雷射雷達的市場規模正在加速擴大。從整個雷射雷達的市場空間來看，根據沙利文的統計及預測，2025 年中國雷射雷達市場規模將達到 43.1 億美元，全球市場規模為 135.4 億美元。

從 2025 年資料細分來看，無人駕駛市場（Robotaxi/Robotruck）雷射雷達市場規模預計為 35 億美元，高階輔助駕駛雷射雷達市場預計達到 46.1 億美元，服務型機器人雷射雷達市場達到 7 億美元，車聯網雷射雷達市場預計超過 45 億美元。

從車載與工業領域的雷射雷達空間來看，根據資料，2020 年我國車載雷射雷達的市場規模為 5 億元，2025 年全球汽車與工業市場雷射雷達市場將達到 43.59 億美元。

海外公司佈局雷射雷達較早，參與者較多。

Velodyne 起步最早，在機械雷射雷達市場擁有較大優勢，也在前裝固態雷射雷達市場蓄勢待發。

Luminar 成立於 2012 年，於 2020 年 12 月在納斯達克上市，成為繼 Velodyne 後全球第二家上市的雷射雷達廠商。

Innoviz 成立於 2016 年，為 MEMS 路線的頭部公司，於當年釋出其第一款 MEMS 雷射雷達 Innoviz One，於 2020 年推出第二代產品 Innoviz Two，預計將在 2023 年第三季度開始實現量產。

Ouster 是 flash 雷射雷達路線的先驅，成立於 2015 年，於 2018 年推出第一代產品 OS1；2020 年 1 月推出第二代產品超廣角激光雷達 OS0 和遠距離雷射雷達 OS2。

Aeva 是 FMCW 4D 雷射雷達的開拓者，於 2019 年釋出首款 FMCW 晶片雷射雷達。

國內速騰聚創、圖達通、禾賽科技、華為、鐳神智慧等品牌成為入局的第一梯隊。

北醒光子、北科天繪等也紛紛入局。

目前制約雷射雷達大面積量產的主要原因，一方面是成本與價格太高，另一方面是效能是否能透過車規級驗證仍需要測試。

從成本與價格來看，麥姆斯諮詢估算機械式雷射雷達每組的晶片成本約 200 美元，僅 16 組的晶片成本就高達 3200 美元，機械式雷射雷達的價格則在數萬美元量級，是車企難以接受的。

Velodyne 獨佔時期的機械式雷射雷達價格便超過 10 萬美元。

特斯拉的馬斯克不看好雷射雷達路線的主要原因就是雷射雷達成本高。

隨著雷射雷達路線的更迭發展，目前半固態路線雷射雷達的單已經下探到 2,000 美元以下。

2020 年 CES 展會期間，多家供應商釋出低成本車載雷射雷達，部分價格下探至 1,000 美元以下。

Innoluce 曾釋出一款 MEMS 雷射雷達設計方案，成本控制在 200 美元以內。而未來固態路線的雷射雷達的單價則有望進一步下降至數百美元的量級。

控制成本與價格，透過價格下探來獲取市佔份額是雷射雷達供應商的一個重要競爭方向。

2020 年 8 月大疆宣佈公司首個實現了車用智慧駕駛雷射雷達價格降到千元級別，而且能量產供應。華為計劃將雷射雷達的成本降低至幾百美元，未來目標是降低至 100 美元。

Quanergy 等創業公司聲稱固態雷射雷達能達到 200-300 美元。

從技術水平與方向來看，我們認為國產供應商存在彎道超越的可能。

雖然國外企業佈局較早，但雷射雷達屬於新興產品，仍處於技術路徑未定型的高速發展階段。

目前在不同的技術路線中，國內外均有雷射雷達供應商參與其中，一旦某種路線脫穎而出，該路線中的國產企業便有望彎道超越，彌補在時間上與海外企業的差距，實現國產替換。

我們判斷未來將有 5—10 家成規模的國產雷射雷達企業穩定存在。

重點公司分析——炬光科技：大功率半導體雷射產品供應商

公司主要收入來源於半導體雷射、雷射光學業務領域，目前正在拓展汽車應用和光學系統業務領域：

（1）半導體雷射業務以高功率半導體雷射元器件為基礎，分為開放式器件、光纖耦合模組、醫療美容器件和模組、工業應用模組、預製金錫材料等；

（2）雷射光學業務主要包括光束準直轉換系列（單（非）球面柱面透鏡、光束轉換器、光束準直器、光纖耦合器）、光場勻化器、光束擴散器、微光學透鏡組、微光學晶圓等；

（3）汽車應用業務主要包括雷射雷達面光源、雷射雷達線光源、雷射雷達光源光學元件等；

（4）光學系統業務主要包括固體雷射剝離線光斑、固體雷射退火線光斑等多種光學系統。

決策層

一、硬體——晶片：智慧駕駛核心

智慧駕駛汽車晶片按照產品功能可以分為三類：

第一類是 ADAS 晶片。

ADAS 意為高階駕駛輔助系統，用於實現 L1-L2 級別的輔助駕駛功能。

目前智慧駕駛汽車晶片的主要市場集中在 ADAS 駕駛輔助領域。

第二種是基於 GPU 的智慧駕駛汽車晶片。

目前 Mobileye、英偉達和特斯拉等公司推出商用產品。

第三種是支援智慧駕駛功能的外圍晶片。

如 5G 晶片、V2X 晶片、數字座艙晶片、虛擬儀表晶片、資訊安全晶片、胎壓監測晶片和域控制器晶片等。這些晶片起到為智慧駕駛提供輔助、支援的作用。

1、智慧駕駛晶片的發展趨勢

CPU、GPU、FPGA、ASIC 將依次成為智慧駕駛晶片的發展趨勢。

過去汽車的電控單元 ECU 使用 CPU，隨著資料量的提升，傳統 CPU 的算力不足以支撐，因此 GPU 逐漸開始替代 CPU。

由於智慧駕駛需要進行大量的計算處理，算力需求進一步增加， FPGA 與 GPU 相結合成為當前的主流方案；

著眼未來，當現有方案難以支撐計算需求的時候，ASIC 或將成為未來的發展方向。

對於 L0/L1 級系統，傳統的車規級 CPU 即可滿足需求；對於 L2 至 L3 級別，目前採用的主流方案是 FPGA 和 GPU 相結合，但是 FPGA 晶片硬體程式設計複雜性太高， GPU 算力也強，但功耗和價格太高，不適合大規模量產，因此仍需要進一步發展。

2、競爭格局

智慧駕駛晶片行業參與者較為多樣化。

有以恩智浦、德州儀器為代表的傳統汽車晶片廠商，有英特爾、高通、英偉達等電子晶片巨頭，有以特斯拉為代表的車企，以及以地平線、芯馳科技為代表的創業公司。

英特爾、英偉達等是較早佈局智慧駕駛晶片的企業，目前佔據了全球智慧駕駛晶片市場的較大份額，從市場份額出發，屬於汽車晶片市場的第一梯隊。

英偉達定位在 L3 及以上等級的智慧駕駛，作為 GPU 的發明者，在汽車主控晶片的 GPU 市場處於壟斷地位，常年保持 70%的市場佔有率。

目前英偉達的 Orin 晶片是技術最為成熟的智慧駕駛域控制器晶片，在 L2+以上的智慧駕駛領域具有較大的技術優勢，目前國內的主機廠要進行 L3 與 L4 級別的智慧駕駛的開發基本只能選擇英偉達的晶片。

目前奧迪車型、特斯拉前期車型、小鵬、威馬，以及大量的主流新能源乘用車都是基於英偉達的 Xavier 或者 Orin 晶片，算力級別主要是 30TOPs，2022 年推出的蔚來 ET7、小鵬 G9 等高階車型可能高達 500-1000Tops。

高通和華為位於第二梯隊。

高通與英特爾、英偉達同屬世界晶片巨頭，但是高通在智慧駕駛晶片領域相較於競爭對手少了籌碼。

2016 年，高通擬以 440 億美元天價收購半導體公司恩智浦(NXP)，並申請 9 個國家的反壟斷批准。

但因未獲得中國地區的反壟斷批准，最終高通的收購計劃落空，向恩智浦賠付 20 億美元解約費。

在智慧駕駛領域，高通於 2020 年 1 月推出了 Snapdragon Ride 平臺，可提供不同等級的算力，包括以小於 5 瓦的功耗提供的 L1 級別的 10 TOPS 算力，以及 100 多瓦功耗、 700 TOPS 算力的配置下，整個系統的功耗差不多會在 100 多瓦左右，但這更多是瞄準 2023 年之後的車型。

不過高通憑藉在通訊及消費電子領域的優勢，基於智慧手機晶片的經驗，成為智慧座艙晶片領域的行業龍頭。

長城汽車車載智慧晶片由高通公司負責，長城汽車在 2022 年推出的高階車型上將會率先採用高通 Snapdragon Ride 平臺，應用到其智慧駕駛系統中。

長城汽車的另一個合作伙伴是華為，其將為長城汽車提供以 MDC 為基礎的高算力智慧駕駛計算平臺。

華為面向智慧駕駛領域推出多款 MDC 計算平臺系列。硬體平臺內部包含了兩個核心晶片，分別是 CPU 處理器和 AI 處理器。

CPU 採用鯤鵬晶片。

業界推測 AI 晶片採用的是昇騰 310 晶片。

除了長城汽車外，北汽、長安也與華為有深度合作，2021年新車型或有望逐步推出。

第三梯隊是其他的第三方晶片廠商，其中就包括地平線、雲途、黑芝麻等國產公司。

以地平線為例，地平線的“征程 3”智慧駕駛晶片進入 2021 款理想 ONE，取代了理想原來採用的 Mobileye 晶片。

截至 2020 年底，地平線征程系列晶片出貨量已經超過 16 萬片，繼征程 2、征程 3 之後，面向 L4 高等級智慧駕駛的征程 5 晶片也已一次性流片成功，將於年內正式釋出。

國內晶片廠商成長很快，眾多車企考慮地平線、黑芝麻等作為 back-up plan，避免出現晶片供應問題；同時國際晶片大廠研發部門不在國內，車企難以從國際晶片廠商學習晶片相關技術，這是本土晶片廠商的優勢。

除此之外，越來越多的車企也開始嘗試自主研發智慧駕駛晶片。

國外車企以特斯拉為代表。

特斯拉早期搭載的晶片包括 Mobileye EyeQ3 與英偉達 DRIVE PX2，後期選擇自研 FSD 晶片自用。

在國內市場，蔚來汽車在今年 10 月被曝出有意涉足智慧駕駛晶片這一領域，造車新勢力零跑汽車推出了具有自主智慧財產權的凌芯 01 智慧駕駛晶片。

吉利集團旗下億咖通科技與雲知聲共同出資成立合資公司芯智科技。此外比亞迪、長城汽車等也在晶片業務上有所佈局。

促使車企自主研發的原因有很多。首先，以 Mobileye 為代表的晶片供應商提供的芯片和演算法緊密耦合且打包出售，車企希望透過自主研發獲得更多自主權。

其次，企自研智慧駕駛晶片可以降低成本、積累人才，增強品牌效應。此外，車企自研芯片可以節省採購開支。

二、硬體——域控制器：智慧駕駛大勢所趨

從單車價值量看，自駕域單車價值量較大。

目前市面 L3 級以上的智慧駕駛域控制器的單價在 3,000 元~10,000 元左右，L2 級自駕域單價 2,000 元左右；座艙域控制器的單價在 2,000 元左右；底盤域由於需要達到 ASIL-D 安全等級，故價格和座艙域相當，也是 2,000 元左右；車身域控制器單價在 500 元左右。

國內外巨頭紛紛佈局智慧駕駛域控制器。

目前智慧駕駛域控制器主要有四類玩家：

1、頭部新勢力企業，如特斯拉自研智慧駕駛晶片，蔚來自研域控制器然後找第三方代工；

2、國際 Tier1，自己與晶片商合作，做方案整合後研發域控制器並向整車廠銷售，例如大陸 ADCU、採埃孚 ProAI、麥格納 MAX4 等；

3、域控軟體供應商，例如 TTTech 與上汽集團合資成立了創時智駕，為上汽成員企業配套智慧駕駛域控制器產品；

4、本土 Tier1，根據英偉達在 10 月雲棲大會上公佈的資訊，目前採用英偉達 Orin 系列方案的車企客戶包括賓士、沃爾沃、蔚來汽車、小鵬汽車、理想汽車、上汽智己以及 R 汽車，德賽西威拿到了其中大部分的域控制器定點訂單。此外還有華為、經緯恆潤、福瑞泰克等企業佈局了這一領域。

市場空間：根據產業鏈調查，智慧駕駛域控制器方面，預計國內市場 2025 年出貨量將超 400 萬套，隨著支援 L3 級智慧駕駛的域控制器逐漸放量，平均價格有望從現在 2000 元左右提升 3000 元以上；座艙域控制器方面，預計 2025 年出貨量將超 500 萬套，隨著入局者增多行業區域成熟，價格略微下滑。預計國內市場 2025 年座艙+ 智慧駕駛域控制器市場規模將超 200 億元。

三、軟體——底層軟體、中介軟體、上層應用軟體：軟體定義汽車

E/E 架構：分散式架構向域集中架構演進

博世提出 E/E 架構的演進有三個階段：分散式電子電氣架構、域集中電子電氣架構、車輛集中電子電氣架構。

過去以及現在的絕大多數車企的車型都仍然處於分散式電子電器架構階段，目前已經有少部分車型進入域集中電子電氣架構。因此現階段域控成為車企的轉變方向。

分散式電子電氣架構朝域集中電子電氣架構演進主要有以下幾點優勢：

1、提升算力利用率。

分散式的汽車電子電氣架構中，各類電子控制單元(ECU)的晶片僅在對應功能執行期間執行運算工作，其餘時段晶片處理能力處於閒置狀態，算力的利用效率較低。在汽車功能日趨豐富的趨勢下，採用分散式的汽車電子電氣架構將導致電子控制單元（ECU）數量的增加，造成更大的算力閒置。

而域集中式的晶片算力的利用效率大幅提高；

2、資訊處理能力更強。

域集中式架構提高了汽車對各類資訊的融合處理能力，整車功能協同得以強化。

分散式汽車電子電氣架構中，通常採用一個功能對應一套硬體，功能間互動困難。

而在域集中式汽車電子電氣架構中，處於同一域中的功能對應一個域控制器，同域功能間實現協同互動;

3、域集中式的汽車電子電氣架構將同一功能域下的電子控制單元(ECU)整合，線束的長度和數量較分散式汽車電子電氣架構大幅減少，減少了車身重量，符合輕量化的趨勢，也減少了成本。

在分散式架構中，ECU 被運用在制動系統、變速系統、懸架系統、安全系統、驅動系統等方方面面，幾乎車輛的每一個獨立功能和感測器都需要配備一個 ECU。

2019 年，中國汽車單車 ECU 數量為 25 個，目前在高階車型與智慧化程度高的車型中主要 ECU 的數量達到 100 多個，加上一些簡單功能的 ECU 總數可以超過 200 個。

除此之外，同一車輛上的不同 ECU 之間也需要透過 CAN 和 LIN 匯流排連線在一起，因此 ECU 數量的增多也導致了匯流排線束的數量和複雜程度的大幅提升。

匯流排線束的增加首先會增加車重，同時由於線束的主要材料為銅，線束的增多會較顯著地提高單車成本。

域控架構將模組內多個 ECU 的功能整合到了一個域控制器中，可以很大程度地控制 ECU 數量，簡化線束。

4、方便 OTA 升級。

分散式架構中 ECU 分散，而域集中式的汽車電子電氣架構將同一功能域下的電子控制單元(ECU)整合，能夠應對 OTA 的升級需求。

E/E 架構的演變可以分為三個維度：硬體架構（分散式向域集中發展）、軟體架構（軟硬體耦合向解耦發展）和通訊架構（LIN/CAN 匯流排向乙太網發展）。由於公司處於汽車軟體賽道，因此重點探討軟體架構的變革。

軟體架構：高度耦合轉為分層解耦

軟體架構從軟硬體高度耦合向分層解耦方向發展。在過去的分散式電子電氣架構階段，軟體嵌入於硬體中，嵌入式狀態下難以對軟體進行改變。在域集中電子電氣架構階段，由域控制器完成域內的協調工作。

由於域控制器需要控制整個域，因此來自不同供應商的軟硬體必須要解耦才能方便對軟體部分進行修改，以求達到基礎軟件可以複用、硬體接近即插即用的效果。因此軟硬體解耦成為域集中式架構下的重要趨勢。

在分層軟體的理念中，整個軟體架構建立於硬體之上，軟體架構內又大致可以分為三層結構：

1、系統軟體層：包括虛擬機器、系統核心、POSIX、Autosar 等；

2、功能軟體層：多為中介軟體和開發框架；

3、應用軟體層：包括智慧座艙 HMI、ADAS/AD 演算法、網聯演算法、雲平臺，以及其他應用軟體。

“軟體定義汽車”的時代，具備高速通訊、更高算力、豐富影像感知能力的各種硬體給軟體提供了強大的基礎執行平臺，汽車電子軟體將由單一功能架構演變為面向服務架構(SOA)。

SOA 正在成為軟體架構的新主流，引領著汽車軟體架構朝著分層、模組的方向發展。

Gartner 把 SOA 定義為一種軟體設計方法。

SOA 與大多數通用的 C/S 架構模型不同，它著重強調構件的鬆散耦合，並強調模組化，使用獨立的標準介面。

將應用程序的不同功能單元（稱為服務）透過這些服務之間定義良好的介面和契約聯絡起來。

介面是採用中立的方式進行定義的，它獨立於實現服務的硬體平臺、作業系統和程式語言。

SOA 將汽車各子系統中最小功能的邏輯單位抽離出來，封裝成服務，組成一種粗粒度小、松耦合的服務架構。

SOA 的優勢在於將原本分散的 ECU 和對應的軟體進行模組化，在硬體更換的情況下，軟體、介面等依舊存在，避免了過去軟硬體結合情況下，更換了硬體後軟體也跟著被完全替換的問題。

經典AUTOSAR(Classic AUTOSAR)及自適應 AUTOSAR(Adaptive AUTOSAR)混合方式是實現軟硬分離的主要途徑。

AUTOSAR 可提供標準的介面定義、軟體模塊化設計，從而令軟體及其元件不受硬體影響。經典 AUTOSAR 主要面向基於電子控制單元 (ECU)的傳統汽車嵌入式軟體，自適應 AUTOSAR 主要面向更為復雜的基於域控制器或中央計算平臺的汽車電子軟體。

其中，自適應 AUTOSAR 相較於經典 AUTOSAR 能夠更好支援強大算力的多核 SoC、服務可靈活部署、支援空中升級(OTA)等優勢，更符合“軟體定義汽車”理念下對汽車電子軟體的要求。

四、高精度地圖：資質壁壘下行業集中度高

高精度地圖是面向智慧駕駛汽車的地圖資料正規化，其高精度體現為：

1、座標精度更高，其絕對位置精度接近 1m，相對位置精度在釐米級別（能夠達到 10~20cm）；

2、包含更多的道路交通訊息元素，例如準確的道路形狀、車道線的種類及顏色、每條車道的限速要求等特質特性。

高精度地圖具備定位、感知、規劃及決策四大功能，透過三大圖層架構及線上服務面向智慧駕駛使用場景。

高精度地圖的圖層架構主要分為：

1、地圖圖層：

記錄的是對於道路的詳盡描述，如道路邊緣、車道邊緣和中線等大量資訊，以道路模型、車道模型與物件模型表達大量道路屬性要素，並以釐米級的高精度資料，精準呈現息；

2、定點陣圖層：

記錄的是具備獨特性的目標或特徵，稱為 Landmark，如交通標誌、地面標誌、燈杆等，記錄的內容包括絕對座標、屬性、幾何輪廓等，用來和其他車輛感測器感知結果匹配，推算車輛位置；

3、動態圖層：

透過雲服務平臺將動態事件即時傳達給智慧駕駛車，讓車輛提前預知前方出現的可能影響駕駛策略的情況。

基於三大圖層架構，高精度地圖可以實現定位、感知、規劃及決策，以匹配智慧駕駛場景下的需求。

為什麼高精度地圖是實現智慧駕駛的關鍵組成？

在 L3 以上的高階智慧駕駛中，對於車身環境的監控主體從駕駛員變為了系統。

只有當系統能夠自動地探查與分析附近區域的狀況時，高階智慧駕駛才具備實現基礎。若沒有高精度地圖的輔助，僅依靠汽車感測器、慣性導航、計算單元等，智慧駕駛感測系統存在魯棒性缺陷。

而搭配高精度地圖，基於定點陣圖層的 Landmark，透過與感知結果匹配並計算距離，可以精確計算出車輛當前的位置，與其他技術手段得出的高精度定位結果相互冗餘，保證車輛時刻知曉自身位置。

此外，高精度地圖不存在距離和視覺的缺陷，在特殊天氣條件下依舊可使用。

高精度地圖與普通電子地圖的區別是什麼？

兩者的本質差別在於面向物件的不同。

普通電子地圖面向物件為人，以人的認知為基礎，解決的需求包括規劃路線、確認地點、辨別方位等，而高精度地圖面向物件為智慧駕駛演算法，面向的是“一臺機器”，資料將作為智慧駕駛演算法的輸入端，解決的需求包括環境感知、高精度定位、規劃與決策等，是智慧駕駛汽車行駛上路的“行動指南”。

高精度地圖製作的技術門檻及成本較高。

普通電子地圖主要依據 GPS+衛星圖片進行製作，其製作流程相對簡單。

反觀高精度地圖，其生產步驟包括：(1）資料採集、( 2）資料處理、(3）元素識別、(4）人工驗證。

資料採集依賴高精度地圖採集車，其具備採集點雲資料的雷射雷達裝置、進行高精定位的 RTK 裝置、獲取車輛角度和加速度的慣導系統等，單車成本在百萬級別；

資料處理方面，資料分為點雲和影像兩類，因為高精度要求，所以製圖以點云為主。

點雲圖像處理後得到一個高精度影像，基於影像可以做精確的車道線識別，獲得車道線的形狀特徵；元素識別方面，基本上都是使用深度學習來獲取地圖的要素識別，例如嘗試從點雲中提取車道線、燈杆、紅綠燈等；人工驗證方面，這一環節由人工完成，自動化處理的資料還不能百分百準確，需要人工在進行最後一步的確認和完善。

對於修正後的資料，需要上傳到雲端，最終形成的高精度地圖也透過雲平臺進行分發。

除了精度提升至釐米級外，高精度地圖的更新頻率遠高於普通地圖。

普通地圖更新頻率一般是一個季度，而高精度地圖的理想更新頻率是 1 個小時。

高更新頻率所帶來的技術難點主要為：

(1）圖商需要足夠數量的採集車輛去更新資料；

(2）高精度地圖的資料量巨大，對於車機的晶片儲存及傳輸能力要求高。

高精度地圖行業的競爭格局如何？

地理資料監管強化，甲級測繪資質具備稀缺性。

2016 年 5 月，國家測繪地理資訊局釋出《關於加強智慧駕駛地圖生產測試與應用管理的通知》，規定智慧駕駛地圖資料的採集、編輯加工和生產製作必須由具有導航電子地圖製作測繪資質的單位承擔；2021 年以來，與行業資料技術規範、製作規範相關的檔案陸續出臺，高精度地理數據監管持續升級，疊加甲級測繪資質要求（目前國內只有 20 多家企業有甲級測繪資質，華為、阿里、騰訊、百度、小米、滴滴都擁有該資質，車企中，上汽中海庭、吉利億咖通，以及近期收購智途科技的小鵬汽車，也都擁有甲級測繪資質），行業准入門檻較高、競爭參與者較小。

需要指出的是，車企的量產方案為了解決合規問題，會選擇與有資質的圖商合作，此外，由於高精度地圖還需要構建高效能、高可靠、符合安全合規要求的基礎設施、能有效支撐海量地圖資料的安全儲存、強大的算力資源以及智慧演算法、有效支撐第三方合作伙伴開展智慧駕駛開發以及地圖資料應用服務。

整體而言，合規性、技術門檻及高資本投入使得行業的准入門檻高，市場份額加速向頭部玩家集中。

據 IDC 諮詢資料口徑，2020 年中國高精度地圖市場規模達 4.74 億元，增速達 70%，其中百度、四維圖新和易圖通位列市場份額前三位，分別為 28.07%，21.61%和 16.15%，疊加高德（13.07%）、Here（7.80%），行業 CR5 達到 86.7%，市場處於高集中度的寡頭壟斷格局。

執行層：

高階智慧駕駛驅動執行層向電動及智慧化升級

執行層是汽車駕駛的最底層，其核心執行機制是透過驅動、制動及轉向控制系統的相互配合，使汽車能夠穩定行駛。

當駕駛員將車輛的駕駛操控完全移交給智慧駕駛車輛的車載計算機系統後，電子訊號就代替機械液壓方式去對方向盤、油門和制動系統進行控制。

智慧駕駛行業社群限期開放

上述執行機制稱之為線控執行，其主要包括線控油門、轉向及制動。智慧化浪潮下，電訊號替代機械力的線控技術在智慧駕駛時代的滲透率大幅攀升。

三大獨立線控系統中，驅動方面，線控油門滲透率最高，在具備 ACC（Adaptive Cruise Control，自適應巡航控制）及 TCS（Traction Control System，牽引力控制系統）功能的車輛上，線控油門已成為“標配”，而線控換擋的技術門檻較低，也基礎實現全覆蓋；制動方面，線控制動的普及率相對較低，技術門檻較高，對於實現智慧駕駛的意義最為關鍵；轉向方面，EPS（電助力轉向系統）可以滿足目前的智慧駕駛需求，線控轉向仍處於量產前夜。

我們認為，未來線控系統或將全部整合至底盤域控制器內，以匹配更高階的智慧駕駛需求。

線控技術成為實現智慧駕駛關鍵一環的核心原因：

一是電訊號傳遞快於機械連線，線控可為智慧駕駛提供更高級別的安全守護；

二是線控更適應高整合的發展趨勢，以實現底盤域控的目標。

一、線控制動：匹配高階智慧駕駛需求，技術更迭尚存較大空間

汽車制動系統的發展主要經歷了“液壓制動——液壓制動融合電控——線控制動”三個階段。

未來制動系統的發展會進入第四階段，即帶冗餘機制的線控制動，主要是為適應更高水平的智慧駕駛而開發。

1、為什麼線控制動系統是邁向智慧駕駛的關鍵一環？

PHEV、EV 較難支援真空助力。線控制動的初期發展主要是由於混動和純電汽車沒有持續工作的發動機提供穩定的負壓支援真空助力器。

因此，第一代的線控制動系統採用電子真空泵解決對發動機提供負壓的依賴，但是會有噪音大、高海拔情況下效果不佳的問題，行業當下的主流產品，如博世 iBooster 已經擺脫了對於真空助力依賴。

由電子訊號傳遞制動執行資訊是實現智慧駕駛的基礎。

線控制動系統的制動訊號可以來自踏板，踏板行程感測器測量到輸入推杆的位移後，將該位移訊號傳送到 ECU，由 ECU 計算制動請求；也可以由 ECU 根據場景需要主動生成制動需求，並單獨對制動器進行控制。較傳統制動系統而言，線控制動由電子訊號代替機械力，無需外力介入即可實現制動。

“響應時間短+可擴充套件性強”為高階智慧駕駛所必須的特性。

由於電子訊號傳遞快於機械連線，線控可為智慧駕駛提供更高級別的安全守護。

對比來看，傳統制動系統響應時間為 300~500 毫秒，博世 ibooster 的響應時間為 120~150 毫秒，佈雷博的線控制動系統響應時間可以做到 90 毫秒，與此對應的是線控制動的距離相應縮短。

高階智慧駕駛對於制動系統的響應速度要求更為嚴苛，更短的制動響應時間是支撐汽車走向高階智慧駕駛的關鍵引數；“可擴充套件性強”主要體現為可以透過程式賦予線控制動系統更多功能。

具體來看：

（1）線控制動有備用制動系統，可提供冗餘功能。

L4 級智慧駕駛必須具備電子冗餘，不能單純依靠機械冗餘。冗餘備份將是智慧駕駛的基石，制動系統中任一系統失效，備份方緊急啟動，根據需求主動制動，保證智慧駕駛過程中車輛的穩定、人員的安全；

（2）可實現自動駐車、陡坡緩降和坡道起步輔助等附加功能，且效能更好更穩定。

“整合度高+能量回收+定製化剎車系統”對於新能源汽車意義頗深。線控制動系統整合度較高，整體結構緊湊，體積小自重輕。

由於以液壓助力取代了真空助力器及真空泵，線控制動的能耗較小，可以提升新能車續航里程。

線控制動可以搭配製動能量回收系統，顯著提高制動能量回收率，大幅增加新能車續航里程。

值得一提的是，線控制動系統可以實現制動解耦，與非解耦式解決方案相比，解耦式方案的制動需求可以進行自定義，即制動力可以在電機制動（能量回收）和液壓制動（能量損耗）間進行分配。

在實際駕駛體驗中，非解耦式方案會在駕駛員鬆開油門踏板時就進行能量回收，其劣勢在於這種能量回收力度波動性較大，影響駕駛舒適度，增大安全隱患；而解耦式方案下，當駕駛員鬆開油門時，車輛並不會大幅減速，只有踩了制動踏板，才有能量回收，其安全性更高，即該種方案可以保證在產生制動需求時，優先將能量回收作為主要制動力提供者，液壓作為制動力補充者，從而提高電機制動的佔比，進而提升能量回收效率。

定製化剎車方面，線控制動系統取消了踏板與輪胎的物理連線，能根據路面的附著情況和車輪轉速，透過電子決策系統對四輪進行制動力的精準控制，從而可以更為充分地利用車輪和地面間的摩擦力，縮短制動距離。

2、為什麼 EMB 是最理想的線控制動技術，但當下以 EHB 替代為主？

線控制動系統主要包含：

非純線控的液壓式線控制動（Electro-Hydraulic Brake, EHB）以及純線控的機械式線控制動（Electro-Mechanical Brake, EMB）兩種。

對比來看，EHB 保留傳統的液壓工作方式，由 ECU 計算出電機應產生的扭矩，二級齒輪傳動裝置將該扭矩轉化為助力器閥體的伺服制動力，透過電機轉化為強大的直線推力，推動制動主缸推杆；EMB 直接取消了制動主缸和液壓管路，將電機整合在制動鉗上，制動訊號直接輸入到制動鉗。

完全電子化下整合性及響應速度更為精進，成本較高成為應用推廣掣肘。

EMB 取消了液壓系統，符合汽車電子化潮流，更易與汽車電控系統進行整合，其主要優點體現為響應時間短（約為 90 毫秒），整體設計構造較簡單，體積及自重較小。

EMB 當下面臨的主要技術難題包括：

（1）無冗餘系統，需要解決電路、電源、模擬器無法正常工作下的意外狀況、

（2）制動功能高度整合化後的演算法優先順序設定、

（3）制動能量回收系統與制動系統之間交錯的識別問題等。

整體來看，EMB 方案需要大量感測器及控制晶片支援，當前的成本較高，且技術層面還有待突破，而 EHB 方案可以認為是一種折中方案，用電子器件取代了部分機械部件，EHB 與冗餘方案均失效時，仍可變為無助力液壓制動，安全性較高、成本較低且技術相對成熟。

3、為什麼 EHB 的 One-box 方案會成為主流趨勢？

定義 One-box 和 Two-box 方案的標準在於 AEB（自動緊急制動）/ESP（電子穩定）系統是否和電子助力器整合在一起。

在 Two-box 方案下，作為冗餘的 ESP 和電子助力器是相互獨立的，而在 One-box 下，電子助力器本身就集成了 ESP。

One-box 方案由於技術問題量產時間較晚，當前主流產品為博世最新一代 IPB、大陸 MK C1、伯特利 WCBS。

基於 One-box 方案整合度更高、體積小及重量輕、能量回收效率更高且成本更低（博世的 IPB 比 ibooster+ESP 便宜 300 元左右），我們認為 One-box 方案是行業未來的主流趨勢。

需要指出的是，One-box 方案需要踏板解耦，由於踏板僅用於輸入訊號，不作用於主缸，而由感測器感受踏板力度帶動電機推動活塞，踏板感受需要軟體調教，可能伴隨安全隱患。

4、國外供應商佔據主導的市場環境下，本土供應商是否有突圍機會？

線控制動行業仍處於發展初期，國外廠商先發優勢明顯。

全球市場來看，汽車工業發達的歐美日地區，經過前期的行業整合、重組，形成了規模較大的生產廠家，如德國的博世、大陸，美國的天合（被採埃孚收購）、德爾福（被京西重工收購），日本的愛德克斯、日立等。博世是較早開始佈局線控制動的產商，旗下的 iBooster 是目前市場佔有率最高的線控制動產品；國內市場來看，自主品牌供應商主要有伯特利、拓普集團、華域汽車、亞太股份、拿森電子（未上市）、同馭汽車（未上市）等，其中最具競爭力的為伯特利，是國內目前唯一可以量產 One-Box 產品的廠商。

整體來看，控制層技術主要掌握在國外 Tier1 及主機廠手中，市場份額主要於博世、大陸及採埃孚三家供應商中。

缺芯下車企尋求“二供”，本土團隊技術日趨成熟。

國產供應商實現突圍的前提是當前以伯特利(One-box)、拿森電子(Two-box)為首的本土供應商已經與國內自主品牌的主機廠展開合作，並實現量產。

拋開國產供應商具備成本優勢不談，在“缺芯” 背景下，如博世等頭部供應商出現供應不足的情況，也進一步催化自主品牌主機廠去向供應鏈更為可控的本土線控制動供應商尋求合作。

需要指出的是，量產能力可能是決定國內供應商間分化的關鍵因素，具備售後服務和質量可靠性的供應商才能夠在專案取捨上具備優先性。

二、線控轉向：行業仍處量產前夜，傳統 Tier 1 優勢較難撼動

與汽車制動系統類似，轉向系統也經歷了“機械式——電子輔助式——線控式”的發展歷程，線控轉向系統(SBW)在電子助力轉向系統(EPS)的基礎之上發展而來，將駕駛員的操縱輸入轉化為電訊號，無需透過機械連線裝置，轉向時方向盤上的阻力矩也由電機模擬產生，可以自由地設計轉向系統的角傳遞特性和力傳遞特性，完全實現由電線或者電訊號實現指令傳遞從而操縱汽車。

整體來看，線控轉向系統取消了轉向盤與轉向輪之間的機械連線，完全由電訊號實現轉向的資訊傳遞和控制，呈現操作更靈敏、結構更可靠和功率消耗更低的特性。